摘要：随着城市化建设进程的加快，我国城市供暖管网改造工程不断增多，通过对城市供热管网进行优化，可有效的节省投资、降低能耗，因此城市集中供热管网的优化设计越来越受到人们的关注。通过城市集中供热管网的优化设计，可有效的提高城市供热的效率，具有节能和环保的重要意义。本文阐述了集中供热管网的现状，并对供热管网运行的优化方法进行了探讨。
关键词：集中供热；管网运行；调节优化方法
集中供热管网优化是一项复杂的工程，在对其优化设计的过程中，要充分考虑供热效率，用户的使用效率，在保证取得良好的经济效益前提下，更应注重社会效益，将集中供热工程办成一件为老百姓办实事的民生工程。
一、集中供热管网现状
1、管网缺乏总体设计。随着城市的发展，其规模越来越大，人口也越来越多，对供热的需求增加，管网铺设也相应的增加。但管网铺设缺乏总体考虑，管网建设中没有进行认真详细设计，管道的敷设存在一段一段的施工，管线呈现枝状延伸。在建设中施工时，由于管网规划不合理，管网会遭到破坏，没有及时采取补救措施，导致管网再行维护时遇到很大的困难，并让人们对供热的需求得不到保障。
2、管网材质差。集中供热系统中，因资金短缺和当时技术低下等原因，敷设的管道普遍材质较差，大多采用的是普通碳素钢管。这种管材在传热保温方面不好，维护成本也很高。同时，散热器以铸铁为主，阀门设计落后，没有安装温度、压力、流量、热量表等设备，不能随时掌握、调节温度，影响总体供热的需求。
二、供热管网运行优化方法
供热管网的设计需考虑它的技术性、初投资和运行中的能量输送损失三方面，对于已定的供热管网的设计，存在着寻求这三个目标综合起来的优化问题。然而，技术、经济和能量这三个目标之间相互矛盾。如何将这三个目标统一起来，形成一个综合的目标，是解决已定的树状热网设计最优化的关键问题。供热管网调节是一项理论性和专业性较强的工作，其目的是使热用户内散热器的放热与热用户热损失的变化相适应，以确保热用户室内温度达标，既节约能源，又保证供热质量。因此，应对供热管网的优化设计进行理论分析，逐步引申和发展，以解决热网系统问题。在具体的设计供热管网过程中可从以下方面出发来优化供热管网的设计。
1、调节优化。初调节一般在供热系统正式运行前进行，也可在供热系统运行期间进行。初调节的目的是将各个热用户的运行流量调节至理想流量，即满足热用户实际热负荷需求的流量。只有保证初调节的质量，使实际流量达到设计流量，才能保证对热用户持续稳定的供热，更有利于用户端的调节。初调节的方法包括阻力系数法、预定计划法等，但因调节工作量大，一般很难在实际中得到运用。随着各种平衡阀及智能仪表的开发应用，为解决实际运行工况下的失调问题，又提出了多种初调节方法，如比例法、补偿法、模拟分析法、模拟阻力法、温度调节法等，这些方法在实际供热系统中都得到了不同程度的应用。集中调节法在热源处进行，它能及时平衡各个建筑物或各个房间的实际需热量与锅炉房的供热量，达到保暖节能的目的。集中调节主要包括质调节、分阶段变流量的质调节、质量—流量调节、间歇调节、量调节五种方法。
1）质调节。在整个供暖期间，随着外温的变化，在热源处只改变网路的供水温度，而网路的循环流量维持设计值不变的调节方法。目前普遍采用的是质调节,按最高热负荷选设备,设备全速运转。这种方法管理简单，操作方便，水力工况稳定，但循环水量总保持不变，消耗电能较多。
2）分阶段变流量的质调节。在整个供暖期间，按室外温度高低分几个阶段。室外温度低的阶段保持较大流量，室外温度较高的阶段保持较小流量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在每一阶段中，网路均采用一种流量并保持不变，同时采用不断改变网路供水温度的质调节的调节方法。这种调节方法综合了质调节和量调节的优点，既较好的避免了垂直失调，又显著的节省了电能。
3）质量—流量调节。同时改变供水温度和流量的供热调节方法。应用这种方法的突出优点在于，在供暖调节的过程中不仅热网的供水温度随热负荷的减小而降低，同时热网的流量也随热负荷的减小而减小，这样可节省热网循环水泵的电能消耗。但为防止水力失调，对直接连接的供暖用户，进入系统的流量不能太少，这就需要系统中设置变速循环水泵和配置相应的自动设施。
4）间歇调节。在室外温度升高时，不改变网路的循环流量和供水温度，而只减少每天的供暖小时数的调节方法。间歇调节一般在室外温度较高的初寒期和末寒期采用，作为一种辅助调节措施。
5）量调节。在整个供暖期间，网路供水温度始终维持设计值不变，随着外温的变化在热源处不断改变网路的循环流量，以适应热负荷变化的调节方法。采用量调节可极大地节约电耗，量调节的循环水泵电耗最少，但随着外温升高，网路流量迅速减少，常使供暖系统产生严重的竖向热量失调，且操作复杂，难以进行管理。
2、多热源联网调度优化。供热系统多热源联网运行可提高系统的可靠性及不同形式热源合理匹配带来的热源运行的经济性等，但在具体的运行调度时还应注意以下问题：1）各个热源热负荷的分配。热源承担热负荷的能力受到热源本身容量的限制，同时受到热网输配是否可及的限制。另外，不同热源制备热能和输送热能的成本随承担的负荷而变化，在实际操作中还要考虑不同热源的经济性、可靠性和灵活性等。因此，主热源应为热电厂，且满负荷运行；次热源为区域锅炉房，在热负荷达到一定规模时投入；燃气、燃油锅炉房作为调峰热源可随时投入。2）多热源联网运行时各热源的调度方法。我国的热源供热负荷调节能力较差，经常存在供热量不足的问题，因此供热过程中首先考虑维持整个二次网的供、回水平均温度一致，实现均匀供热。具体的调度方法是：按各个热源的热负荷分配比例调度各个热源的供热量，同时按最不利环路的运行工况调整整个供需关系，控制各个热源处循环泵的转速，使各个热源的供水温度保持一致。3）热网水力工况的调整。热网水力工况的优化调度，可使管网充分发挥其输配能力；此外，输配系统本身的动力消耗十分巨大，水力工况的优化调度可减少这部分能量消耗。因此，需要对多热源联网运行进行水力工况模拟分析，计算出水力会交点的位置、热网的压力和流量分布、各热源循环水泵的运行工况和耗电量等，以便于及时调整水力工况，指导多热源的联网运行调度。
3、参数优化。二次网供、回水压差要满足克服系统阻力的要求，由于循环泵消耗功率与介质体积流量的三次方成正比，因此在考虑二次网供回水压差时应优先确定系统合理的体积流量，以降低运行电耗；二次网定压压力应保证运行时最不利端充满水，并能将气排净，具体确定时要考虑以下四方面的因素：热力站供热半径、热网最高点高度、供热运行方式及系统阻力；二次网热力站一般采用变频补给水泵定压，定压点可设在供热系统总回水管上或补给水泵出口总管上，以保证定压压力的合理确定。
三、结语
近年来，随着集中供热业的迅速发展，其供热面积逐渐增大，管网的结构越来越复杂，在供热管网上的投资也越来越大，热网越来越显示其重要性。同时，供热管网的特点是热用户分布区域广、分支多，有些热网为提高供热可靠性和应付供热发展的不确定性，在规划设计时将热网像给水管网一样成网格状布置，却存在热水力工况和控制复杂，网格状管网投资非常高的问题。因此，为减少能源消耗、降低运行费用、提高运行安全性和经济性，供热管网的优化运行迫在眉睫。
参考文献：
[1]曹晓飞.浅谈集中供热管网现状[D].工程学院，2017.
[2]刘玲.集中供热系统管网运行优化方法研究[D].建筑大学，2016.
[3]王腾.集中供热系统管网运行调节优化方法探讨[D].科技资讯，2016.
论文作者:许涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/22
标签：管网论文; 热源论文; 集中供热论文; 流量论文; 工况论文; 方法论文; 温度论文; 《基层建设》2018年第1期论文;